Спутники других планет

В коллекции лун солнечной системы наша Луна не является уникальной. По размерам она занимает шестое место, уступая таким гигантским лунам, как Титан, Ганимед, Каллисто, Тритон и Ио. В утешение можно, правда, заметить, что Луна все же относится к группе гигантских спутников и, конечно, выглядит исполином по сравнению, например, со спутниками Марса.

Весьма богат лунами Юпитер. Его четырнадцать спутников образуют уменьшенное подобие солнечной системы, причем наиболее далекая из лун Юпитера, обозначенная номером IX, совершает облет планеты на расстоянии в 24 млн. км. Используя третий закон Кеплера, нетрудно подсчитать, что период обращения IX спутника Юпитера равен 745 суткам, что превышает два земных года! Юпитер со своими лунами является в солнечной системе своеобразным «государством в государстве».

Первые четыре гигантских спутника Юпитера были открыты в январе 1610 г. Галилео Галилеем. В честь своего покровителя, итальянского герцога Медичи, великий астроном предложил назвать их Медицейскими звездами, но это не было принято. Более удобным сочли обозначать луны Юпитера цифрами I, II, III и IV (в порядке удаленности от планеты). Только в 1896 г. «из уважения» к огромным размерам этих лун им были присвоены собственные имена, заимствованные из мифологии: Ио, Европа, Каллисто и Ганимед. Впрочем, в настоящее время лишь девять спутников Юпитера не получили собственных имен. Все остальные луны солнечной системы кроме порядкового номера имеют собственное имя.

После открытия Галилея прошло 282 года, прежде чем американский астроном Барнард открыл пятый спутник Юпитера - Амальтею. Значительно уступая в размерах галилеевым лунам, Амальтея является самым близким спутником величайшей из планет. Только 182 000 км отделяют Амальтею от центра Юпитера, Чтобы не упасть на планету, эта луна вынуждена стремительно облетать Юпитер - всего за 12 часов.

Начиная с Амальтеи, номера спутников Юпитера указывают не на удаленность от планеты, а на последовательность их открытия. Подобная путаница в обозначениях наблюдается и среди спутников других планет.

Планеты и их некоторые спутники

Вспомните, как прекрасны ночи в полнолуние. Но вид ночного неба с Земли был бы еще великолепнее, если бы вместо Луны вокруг нашей планеты кружилась система, подобная той, которую образуют спутники Юпитера. Четыре галилеевы луны являли бы собой весьма эффектное зрелище. Выделялась бы и крошечная, но очень подвижная Амальтея, которая буквально «на глазах» перемещалась бы на фоне звездного неба, непрерывно меняя фазы. Остальные луны можно было бы хорошо рассмотреть только в телескоп.

Вторая по величине планета солнечной системы - Сатурн - обладает наибольшей по численности системой лун: 1-5 спутников обращаются вокруг Сатурна, из них пять было открыто в XVII в.

Феба - самая далекая луна в системе Сатурна; 13 млн. км отделяют ее от центра планеты, которую Феба облетает за 550 дней. Самый близкий к Сатурну спутник, Мимас, находится от него почти на таком же расстоянии, как Амальтея от Юпитера. Таким образом, система лун Сатурна вдвое меньше (по диаметру) системы спутников Юпитера. Зато среди лун Сатурна встречается такой гигант, как Титан, - одна из самых больших лун Солнечной системы. Он превосходит Меркурий и лишь немногим уступает Марсу. Весьма значительны по своим размерам и такие спутники Сатурна, как Рея, Япет, Диона и Тефия.

Заменив нашу Луну Титаном, мы получили бы ночное светило, освещающее земные ландшафты в 2,6 раза ярче, чем Луна. Во время «полнотитания» все непрозрачные предметы отбрасывали бы резкие тени, как днем, и можно было бы читать даже самую мелкую печать. Незнакомая огромная Луна светила бы так ослепительно, что смотреть на нее без темных предохранительных очков было бы небезопасно. И еще один выигрыш от этой замены: Титан на небе имел бы угловой диаметр значительно больший, чем Луна, а потому самые длительные из полных солнечных затмений продолжались бы не семь минут, как теперь, а около одиннадцати минут.

Пять спутников Урана - Ариэль, Умбриэль, Титания, Оберон и открытая в 1948 г. Миранда - образуют весьма компактную систему лун, самая далекая из которых (Оберон) отстоит от центра планеты на расстоянии всего 587 000 км и завершает оборот вокруг Урана за 13 1/2 дней. Недавно была открыта еще одна, шестая луна Урана.

Нептун, как и Марс, имеет два спутника. Но луны Марса - самые крошечные из лун - имеют поперечники 16 и 18 км, тогда как главная луна Нептуна, Тритон, значительно превосходит Луну и даже Меркурий. Открытый в 1949 г. второй спутник, Нереида, имеет поперечник 320 км и обращается вокруг Нептуна на расстоянии 8 млн. км, т. е. в двадцать с лишним раз большем, чем Тритон.

Спутники Марса - не только наименьшие из лун, они обладают к тому же самыми малыми орбитами. У Деймоса радиус орбиты равен 24 000 км, а у Фобоса и того меньше - всего 9500 км. Если учесть, что радиус Марса равен 3445 км. то получается, что Фобос совершает полет вокруг Марса на высоте всего около 6000 км, т. е. почти так же, как некоторые из искусственных спутников Земли!

В 1944 г. американский астроном Койпер, сфотографировав спектр Титана, сумел обнаружить в нем полосы, принадлежащие болотному газу - метану. Судя по интенсивности полос, наибольшая из лун Солнечной системы окружена весьма плотной метановой атмосферой. Очутившись на поверхности Титана, мы увидели бы над головой не черную звездную бездну, а голубоватое небо, на котором каким-то полуфантастическим призраком выделялся как бы висящий в воздухе исполинский Сатурн.

На поверхности Ганимеда заметны беловатые изменчивые пятна как раз в тех областях его диска, где ночь сменяется днем. Не исключено, что перед нами какие-то облачные образования типа утренних туманов.

В 1964 г. московский астроном В. И. Мороз, сфотографировав инфракрасный спектр Ганимеда, обнаружил, что он очень похож на спектр полярной шапки Марса. Вполне возможно, что поверхность Ганимеда хотя бы частично покрыта льдом: ведь температура там близка к -118 °С и ледяной покров может сохраняться миллиарды лет.

Другой спутник Юпитера - Но по своей отражательной способности напоминает пустыни Марса. По мнению В. И. Мороза, поверхности обоих небесных тел имеют сходную природу и, может быть, состоят из лимонита - разновидности бурого железняка.

По размерам Каллисто почти равен Ганимеду. Но плотность его очень мала и составляет всего 60% плотности воды. Не исключено, что он представляет собой почти целиком исполинскую глыбу из замерзшей воды и аммиака. Большая отражательная способность остальных галилеевых спутников также заставляет предполагать, что их поверхности хотя бы частично покрыты льдом из замерзших и затвердевших газов.

По сравнению с «соперниками планет» большинство остальных лун выглядит очень скромно. Все они значительно меньше нашей Луны и потому заведомо лишены атмосферы. Самые маленькие из них, вроде Фобоса и Деймоса, не имеют даже шарообразной формы, а похожи на огромные, несущиеся в пространстве метеориты.

За последние годы главным образом благодаря успехам космонавтики удалось узнать много удивительного о спутниках других планет. Выяснилось, например, что Ио имеет атмосферу, в которой присутствуют пары натрия. Более того, разреженное облако натрия, в поперечнике не уступающее Юпитеру, обращается вокруг этой исполинской планеты. Кроме того, по всей орбите Ио распространено торовидное облако водорода. Предполагают, что поверхность этой луны покрыта продуктами выпаривания солевых растворов, поступающих из ее недр. Возможно, что протоны, входящие в состав исполинских радиационных поясов Юпитера, бомбардируют отложения поваренной соли NaCl и выбивают из них светящиеся атомы натрия. По ряду данных, на поверхности Ио много серы.

Ио и Европа во многом похожи на Луну, и потому их ныне называют луноподобными. В отличие от них Ганимед, Каллисто и Титан имеют низкие средние плотности (1,6-2,0 г/см3), и потому их называют льдоподобными. В атмосфере Европы найдены следы водяного льда, а на поверхности Ио и Ганимеда есть признаки аммиачного инея. Не исключено, что Европа, Каллисто и Ганимед имеют силикатное ядро, которое окружено жидкой водной мантией и ледяной корой с примесью силикатов. Содержание льда и воды у Ио незначительно.

Судя по ряду признаков, в состав атмосферы Титана кроме метана входит и водород.

Удаленность Нептуна и его главного спутника Тритона от Земли затрудняет изучение этой, возможно, самой крупной луны Солнечной системы. К сожалению, оценки поперечника Тритона (от 3600 до 6000 км) пока очень приблизительны. Если верно первое из этих значений, то Тритон должен в основном состоять из железа, если второе - то он менее плотен, чем льдоподоб-ные спутники Юпитера.

Наш обзор спутников планет-гигантов будет неполным, если не упомянуть об открытии у Урана и Юпитера колец, подобных кольцам Сатурна. Существование их еще в 1960 г. предсказал киевский астрофизик С. К. Всехсвятскпй, но лишь недавно это предсказание было подтверждено наблюдениями. Не исключено, что есть кольцо и вокруг Нептуна, однако из-за удаленности этой планеты проверить такое утверждение пока весьма затруднительно.

Кольца планет-гигантов состоят из роев ледяных глыб с твердыми включениями, поперечник которых вряд ли превосходит несколько метров. Каждая из глыб обращается вокруг планеты как самостоятельный микроспутник, и хотя столкновения этих глыб заставляют их падать на планету или улетать прочь от нее, существует какой-то постоянно действующий источник материала для колец. Не исключено, что этим источником являются вулканические извержения на планетах-гигантах и их спутниках. Действительно, в 1979 г. американский космический аппарат «Вояджер-1», пролетая вблизи спутника Юпитера Ио, зафиксировал на нем извержение шести вулканов. Роль вулканизма в жизни планет и их спутников, по-видимому, очень велика (Подробнее см. в кн.: Е. К. Мархинин. Вулканы и жизнь. М., Мысль, 1980).

В 1978 г. был открыт спутник Плутона, по массе примерно в пять раз уступающий Луис. Поперечник его близок к 1000 км, но о составе этого космического тела, пока еще даже не получившего наименования, ничего не известно. Скорее всего, он похож на крупнейшие из астероидов.